在线抛硬币模拟器:随机投掷与概率分布实验
使用 RANDOM.ORG 大气噪声提供的真随机性抛掷虚拟硬币,一次运行数千次重复实验,直观观察概率分布与大数定律。
轻点大硬币即可快速投掷,也可批量投掷并查看详细统计,或开启分布实验室,将整个实验重复数百次并绘制结果。
本次会话: 正面 0 · 反面 0
批量抛掷硬币
选择随机性来源和硬币,设置投掷次数,获取次数、连续次数与偏差统计,并附有可复现的种子。
从 RANDOM.ORG 获取 128 比特大气噪声熵,为快速本地生成器设置种子,生成每次投掷结果。无法连接 RANDOM.ORG 时改用本地 CSPRNG。
正反面出现概率均恰好为 50% 的均衡硬币。
分布实验室
同时针对多组投掷次数,将完整投掷实验重复数百次,再比较正面比例的分布。
最多 4 组,每组 1–10,000,例如 10, 100, 1000。
每组实验重复的次数 (1–2,000)。
关于抛硬币模拟器
抛硬币是最简单的随机实验,也正因如此,它格外实用。只要投掷次数足够多,概率论中更深入的概念,如期望、方差、抽样分布、大数定律和中心极限定理,都能直观呈现。
本模拟器认真对待随机性。默认从 RANDOM.ORG 获取 128 比特大气噪声熵。该真随机数服务通过测量无线电噪声获取随机性,这些比特用于为快速且统计表现可靠的生成器 sfc32 设置种子,由它决定本轮每次投掷的结果。若无法连接 RANDOM.ORG,工具会自动改用浏览器的密码学安全随机数生成器,并明确提示。每轮也会显示种子;将任意文本粘贴到复现种子栏,即可精确重现相应结果,方便课堂教学和分享。
批量投掷不仅提供次数统计。正反面的最长连续次数揭示了真正随机的序列中也会出现令人意外的长连串结果:连续出现看似不公平,却是正常现象。偏差行将观测到的正面比例与硬币的真实概率 p 比较,并列出理论标准差 sqrt(p(1-p)/n),帮助判断结果究竟异常,还是普通的抽样波动。
分布实验室更进一步:同时针对多组投掷次数,将完整实验重复数百次,并在同一坐标轴上绘制各组正面比例的分布。每轮投掷十次,分布宽而不规则;每轮投掷一千次,分布则在 p 附近形成狭窄尖峰。分布收窄体现了大数定律,而形状越来越像钟形则体现了中心极限定理,一键即可在同一图表中观察。独立的累计比例图追踪一次长序列逐渐趋近 p 的过程,全部结果还可导出为 CSV,用于电子表格或统计课堂。
抛硬币示例
四个场景展示单次投掷、概率实验、大样本和偏置硬币测试。
| 配置 | 预期特征 | 用途 |
|---|---|---|
| 1 次投掷,公平硬币 | 正面或反面 | 快速做决定:轻点顶部大硬币即可。 |
| 100 次投掷,公平硬币 | 正面比例通常为 40–60% | 小样本远离 50% 的情况,比直觉认为的更常见。 |
| 500 次投掷,正面概率 70% | 正面比例接近 70%,正面连续出现较长 | 此样本量下偏置已很明显,且连续正面次数随 p 增大而增加。 |
| 实验室:10, 100, 1000 × 200 轮实验 | 三条曲线,在 p 附近逐渐收窄 | 每轮投掷次数越多,正面比例分布越集中,这就是大数定律。 |
如何使用抛硬币模拟器
- 快速做决定时,只需轻点大硬币,下方会累计本次会话的结果。
- 批量投掷时,选择随机性来源(默认为 RANDOM.ORG 真随机)、公平或偏置硬币,输入投掷次数,然后点击“抛掷硬币”。
- 查看次数、正面百分比、最长连续次数,以及与 p 的偏差和理论标准差的比较。
- 打开分布实验室,输入多组投掷次数,如 10, 100, 1000,以及实验次数,点击“运行实验”绘制分布曲线和收敛图。
- 使用结果下方的种子复现结果:将种子或任意文本粘贴到复现种子栏,再次运行即可。
抛硬币常见问题
随机性来自哪里?
默认从 RANDOM.ORG 获取 128 比特大气噪声熵,为本地快速生成器 sfc32 设置种子,再由它生成每次投掷结果。如果无法连接 RANDOM.ORG,则改用浏览器的密码学安全生成器,并在结果中标明。也可始终选择本地来源。
什么是 RANDOM.ORG?
RANDOM.ORG 通过测量大气无线电噪声生成真随机数,而非通过算法计算。用它的熵为模拟设置种子,意味着结果以物理随机过程为基础。
正面连续出现很多次,说明硬币不公平吗?
通常不是。公平硬币投掷 100 次,出现连续 6 或 7 次相同结果的可能性超过一半。最长连续次数统计正是为了校准这种直觉,可在实验室中与重复公平实验的实际结果比较。
为什么投掷越多,分布越窄?
正面比例的标准差为 sqrt(p(1-p)/n),因此随投掷次数的平方根增大而缩小。投掷次数增加十倍,分布宽度约缩至原来的 1/3.2。实验图将多组投掷次数叠加在同一坐标轴上,直观展示这一点。
复现种子有什么作用?
每轮都会显示生成器使用的种子。运行前输入该种子或自选文本,即可重现完全相同的投掷序列,便于重复实验和分享。
可以模拟不公平的硬币吗?
可以,选择“偏置硬币”,将正面概率设为 0 至 100 百分比范围内的任意值。快速投掷、批量投掷和分布实验室都会遵循该设置。